蒸发器和致冷机制造技术

本发明专利技术蒸发器（１２）如下构成：流动冷水的成束的热交换管（１５）安装在输入冷却介质的容器（１４）中。若比较冷水流动方向上不同位置处热交换管（１５）的总横截面积，下游的总面积小于流道的上游位置的总面积。因此，即便冷水和冷却介质之间的温差小，下游管子中冷水的流速大于上游管子。因此即使在管组Ｄ中热通量也增加，热交换率提高。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过发生在液体和冷却介质之间的热交换过程来冷却待冷却液体(例如水、盐水和类似物)的蒸发器，并涉及具有该蒸发器的致冷机。
技术介绍
在大规模建筑结构中，如楼房，靠使用致冷机产生冷水并使冷水在安装在楼房内的管子流动来执行房间冷却，靠与房间中的空气热交换冷却房间。图6示出了设置在致冷机中蒸发器的例子。这样的蒸发器包括筒形容器1，用于导入冷却介质并容纳以“之”字方式成束的流通冷水的多个热交换管2。热交换管2分为与冷水入口3连通的管组a，与设置在容器1的每一端的水腔(图中省去)连通的两个管组b、c，与冷水出口4连通的管组d(每组设置有相同数目的管子)，因此从冷水入口3流入的冷水流经管组a，达到一个水腔，然后反向水流，经过管组b进入另一个水腔，第二次反向水流，经过管组c到达另一个水腔，第三次反向水流，经过管组d从冷水出口4排出。冷水流经管组，两次流过容器1的长度，在这个过程中，冷水与冷却介质热交换并被以不同路径导入容器1的冷却介质冷却。另一方面，冷却介质被冷水加热至沸腾并蒸发。然而，具有这种结构的蒸发器造成下列问题。(1)在传统的蒸发器中，每个管组中热交换管的个数相同，管子的长度也相同。然而，若按水流方向上游周围的那些管子与下游周围的那些管子相比，在管子中流动的冷水的流速几乎不变。但是在下游周围，在管中流动的冷水和管外流动的冷却介质之间的温差小，因此与上游周围的热通量相比，热通量较少，导致下游管组中热交换率减少。(2)在上游管组中，在管中流动的冷水和绕管子外部流动的冷却介质之间有温差，导热通量与上游处相比更大，因此增加了热交换率。虽然增加热交换率本身不是问题，在上游管子附近的冷却介质被自动蒸发至某种程度，增加了空隙比，阻碍了液相冷却介质和冷水之间的热交换，导致即使在上游管组热交换率也降低。(3)在上游管组中，气态/液态界面(结霜度，或更精确的讲，冷却介质的蒸汽和气/液两相混合物之间的界面)升高，同时在下游管组中，受上游管组中气/液界面升高的影响，气/液界面降低。因此，如果每个管组的最上部的热交换管的高度都相同，下游管组的最上部的热交换管暴露在气相的冷却介质之中。因此，阻碍了冷却介质和冷水之间的热交换，导致即使在下游管组中热交换率也降低。
技术实现思路
根据上述的背景知识提供本专利技术，目的是提供一种通过增加蒸发器的热交换率使其具有高的冷却效率的致冷机。提供具有下述结构的蒸发器和致冷机作为实现本目的装置。即通过在导入冷却介质的容器中设置成束的流通待冷却液体的多个热交换管而构成蒸发器，其中，待冷却液体的流道中给定位置处热交换管总横截面积在下游位置比流道上游位置小。在基本型式的蒸发器中，通过减少待冷却液体(待冷却对象)流道下游处的单个热交换管的横截面积的总和，增加了流道的下游处待冷却液体的流速，因此虽然待冷却液体和冷却介质之间温差小，热通量还是增加的，因此在下游管组中，热交换率提高了。根据蒸发器的第二方面，多个热交换管由具有相同直径的管子组成，及多个热交换管分组为管组，以便流道依次地迂回流过每个管组；属于下游处的热交换管个数少于属于上游处热交换管的个数。在上述蒸发器中，通过相对于属于上游处热交换管个数减少属于下游处热交换管的个数，热交换管的总横截面积减小，导致待冷却液体的流速增加，因此基本型式的蒸发器中的热通量增加，于是既使在下游管组中也可能提高热交换率。根据蒸发器的第三方面，在导入冷却介质的容器中设置成束的流通待冷却液体的多个热交换管而构成的蒸发器中，待冷却液体的流道的给定位置处热交换管之间的分离距离选定，因此上游管分离距离比下游管分离距离相对宽。在上述蒸发器中，通过加宽待冷却液体的流动方向的上游处管子之间的分离距离，使冷却介质的蒸气在热交换管之间更容易上升，有利于冷却介质的液相和冷水之间的热交换，因此在流道的上游处提高了热交换率。根据蒸发器的第四方面，多个热交换管由具有相同直径的管子组成，及多个热交换管分组为管组，以便流道依次地迂回流过每个管组；位于上游处的多个热交换管的那些热交换管的分离距离比位于下游处那些热交换管的分离距离宽。在上述的蒸发器中，通过相对于管组中下游处增加管组中上游处的分离距离，使冷却介质的蒸气在热交换管之间更容易上升，有利于冷却介质的液相和冷水之间的热交换，因此上游处管组中也提高了热交换率。根据蒸发器的第五方面，位于每个管组的最上边的热交换管以这种方式安装位于上游管组的最上边大多数管子高于位于下游管组的那些最上边管子，堆积高度向下游管组逐渐变低。在上述蒸发器中，通过使上游处管子依次高于下游处管子的方式安排每个管组的最上边的热交换管，即使上游处和气/液界面高度增加，导致下游处气/液界面的降低，也不会有最上边的管子处于冷却介质的气相之中的危险。因此，有助于冷却介质和冷水之间的热交换，于是即使在下游处管组中也提高了热交换率。本专利技术的致冷机包括基本的蒸发器或包括第二至第五方面的任一个的蒸发器；压缩气态冷却介质的压缩机；冷却和液化压缩了的气态冷却介质的冷凝器；在液态冷却介质流到蒸发器的过程期间减少冷却介质压力的膨胀阀。在上述的致冷机中，蒸发器中通过热交换管的热交换率如上所述得到提高，因此提高了热交换效率。即使能量消耗降低，也能实现等同于传统致冷机的性能水平。附图说明图1是本专利技术的第一实施例中致冷机的示意图；图2是图1中面II-II的蒸发器的横截面图；图3是第二实施例中蒸发器的横截面图；图4示出了蒸发器中热交换管的位置；图5是第三实施例中蒸发器的横截面图；图6是设置在致冷机中的传统蒸发器的横截面图。具体实施例方式参考图1和图2解释第一实施例中的蒸发器和致冷机。图1为致冷机结构的示意图。图1中示出的致冷机包括靠废水和气态冷却介质之间的热交换冷凝和液化冷却介质的冷凝器10；减小已冷凝的冷却介质压力的膨胀阀11；靠已冷却的冷却介质和冷水(待冷却液体)之间的热交换来冷却冷水，并气化冷却介质的蒸发器12；压缩气态的冷却介质，给冷凝器提供压缩后的冷却介质的压缩器13。致冷机靠蒸发器12产生冷水，用该冷水为楼房调节温度等。蒸发器12的结构如下沿着容器14的长度方向，多个热交换管15在筒形容器14中成束安装(图1示出了简化的布局)，冷却介质在容器14中流动。图2示出了蒸发器12的横截面图。热交换管15由具有相同直径的金属管制成，并按“之”字形安装。而且，热交换管15分为A至D四个管组，通过细分设置在容器14每一端的水腔(图中省略)，冷水路径依次迂回通过管组A至D。详细的讲，冷水入口16的一端与属于A组的热交换管15的一端(图2中纸的前侧)连通，属于A组的热交换管15的另一端(图2中纸的后侧)与属于B组的热交换管15的另一端连通，属于B组的热交换管15的一端与属于C组的热交换管15的一端连通，属于C组的热交换管15的另一端与属于D组的热交换管15另一端连通，属于D组的热交换管15的一端与冷水出口17连通，因此冷水两次流过容器14的内部。本实施例中蒸发器12的特征是属于冷水流道的下游处的D组热交换管15的个数，少于属于A至C组中任一组的热交换管15的个数。而且，本实施例中的蒸发器12，属于管组D和其它管组的热交换管15个数的差别调配至管组A，因此属于管组A的热交换管15的个数增加，但热交换管15的总个数保持本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蒸发器，包括： 施加有冷却介质在其中的容器；和 在容器中以成束方式安装的多个热交换管，形成了待冷却液体流动的流道，以便通过冷却介质和待冷却液体之间的热交换来蒸发冷却介质； 其中流道下游区的热交换管的总横截面积比流道上游区的热交换管的总横截面积小。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：入谷阳一郎，川田章广，广川浩司，青木素直，白方芳典，关亘，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]